CN212823610U - 一种通用型数控化装配组焊装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于航空装备制造领域，公开了一种通用型数控化装配组焊装置，主要包括主体框架模块、五坐标定位模块、定位元件速换模块。各模块之间通过电动螺旋滚珠丝杠副连接，通过伺服电机驱动坐标定位模块组件之间相互位移，带动定位模块运动至数控程序所记忆位置，通过定位元件速换模块更换大小合适的定位块，即可形成用于专用管体的定位焊接夹具。本实用新型克服了传统专用刚性定位焊夹具设计制造、维护维修、管理存放等各类费用高，通用性差，投产周期长的缺点，克服了拼装夹具所需标准元件较多、装夹调整过程较为繁琐、定位精度低、极易产生因夹具的人工手工装配误差引起的零件误差积累的缺点。

Description

一种通用型数控化装配组焊装置

技术领域

本实用新型属于机械加工制造领域，涉及一种焊接工艺与设备，涉及一种用于复杂构件、如复杂导管的定位组焊装置，特别涉及一种通用型数控化装配组焊装置。

背景技术

目前航空导管生产模式为多品种小批量，大部分导管的单机需求数量只有1件到2件，难以批量自动化生产。同时由于飞机减重设计和内部空间限制等原因，航空导管有大量薄壁管和异型管。目前薄壁管和异型管难以采用数控弯管技术整体成型，只能手工加工的方式在导管夹具上修配焊接而成，因此薄壁异形导管的生产需要大量的专用夹具。大量的专用夹具产生了巨额的设计制造、维护维修、管理存放等各类费用。

针对此类现象，中国专利公开号CN209969983U，公开日2020年01月21日，实用新型的名称为一种导管焊接定位装置，该申请案公开了一种采用螺纹杆夹紧固定，通过旋紧螺纹杆深度调整定位深度和力度的导管焊接定位装置。该装置的不足之处是该装置仅可应用于两对焊直管的定位焊接，不适用于空间走向复杂的多段导管组件的组焊，且该装置可定位导管管径范围较小，难以满足航空导管结构复杂、管径多变的使用需求。

中国专利公开号CN203390434U，公开日2014年01月15日，实用新型的名称为自适应式导管焊接夹具，该申请案公开了一种使用定位支座及万向接头达到自适应目的的导管焊接夹具，不足之处是该夹具所需标准元件较多，装夹调整过程较为繁琐，依靠手工调节装置的机体结构及定位夹紧，装置定位精度低，极易产生因夹具的手工装配误差引起的零件误差积累。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种通用型数控化装配组焊装置，本装置可以利用数控进行操作，装夹调整过程简单、定位精度高，缩短研制周期、降低生产周期、提高生产效率。

本实用新型的技术方案是：一种通用型数控化装配组焊装置，包括主体框架、多组定位模块，主体框架包括基座，基座是一个方形框架结构，其横向的两个框架上设有导轨，其横向中间连接有丝杠；多组定位模块纵向连接在基座上，定位模块包括升降台和支撑板，定位模块的升降台两端通过直线滑台与基座的导轨滑动连接，升降台中间通过滚珠丝杠副与基座的丝杠连接，升降台的滚珠丝杠副和伺服电机连接，升降台通过升降装置和纵向调节装置与支撑板连接，支撑板连接一个气爪。

进一步的，定位模块还包括底板，升降台通过升降装置与底板连接，底板通过纵向调节装置与支撑板连接。

进一步的，定位模块还包括底板，升降台通过纵向调节装置与底板连接，底板通过升降装置与支撑板连接。

进一步的，气爪与支撑板上半部分通过纵向的转轴连接，支撑板中部设有转动台。气爪用于装夹定位元件。

进一步的，升降装置和纵向调节装置分别连接有各自的伺服电机和涡轮减速机，转轴和转动台分别连接有各自的蜗杆电动转台。数控程序通过控制这些伺服电机、涡轮减速机、蜗杆电动转台，可以自动调节定位元件的纵向位置、横向位置、垂直位置、前后倾倒角和水平转动角，通过多组定位模块确定多个定位元件各种空间位置和角度，从而实现各种复杂形状零件的自动定位装夹。

进一步的，还包括元器件存放台，元器件存放台固定连接在基座的一端。元器件存放台用于存放多种型号的定位元件，用于配合各种形状、结构的加工，如采用半圆形的定位元件，可以装夹导管零件。

进一步的，还包括定位元件速换模块，定位元件速换模块包括龙门支架和气爪支架，龙门支架包括两根连接杆和一根横梁，龙门支架的两根连接杆分别纵向可滑动地连接在基座两端，龙门支架的横梁通过纵向移动装置连接气爪支架，气爪支架通过高度调节装置连接一个气爪。

进一步的，定位元件速换模块的两根连接杆与基座的连接处设有一个伺服电机，龙门支架的纵向移动装置连接一个伺服电机，高度调节装置连接一个伺服电机。数控程序通过控制这三个伺服电机，可以调整定位元件速换模块上气爪的位置，使之装夹定位元件后与定位模块的气爪相对接，实现不同型号定位元件的自动更换。

本实用新型的优点是：装置整体采用框架式结构，通过多组传动机构、变位机构以及定位夹紧机构相互配合，依靠数控控制器控制定位元器件位置，从而达到仅需一套该装置便可替代原数百套形状各异的专用刚性夹具，解决了专用刚性夹具制造成本高、取用不方便、库存占地广、管理难度大、返修周期长、维护费用高等问题。该装置通过记忆位置及数控化控制功能使多个定位元件运动至所需位置，可避免因夹具人工拼装所产生的误差，提高了所生产零件整体精度；该装置也解决了飞机研制阶段导管未定型时所生产的专用夹具存在频繁改动新制的现象，缩短研制周期、降低生产周期、提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型结构装配示意图；

图2为本实用新型组成模块爆炸图；

图3为本实用新型主体框架模块示意图；

图4为本实用新型定位模块示意图；

图5为本实用新型定位元件速换模块示意图；

图6为本实用新型升降台示意图；

图7为本实用新型底板示意图；

图8为本实用新型支撑板示意图；

图9为本实用新型实施例的定位元件示意图；

图10为本实用新型龙门支架示意图；

图11为本实用新型气爪支架示意图；

其中，1-基座，2-定位模块，3-定位元件速换模块，4-基座，5-定位元件存放台，6-升降台，7-底板，8-支撑板，9-定位元件，10-龙门支架，11-气爪支架。

具体实施方式

本部分是本实用新型的实施例，用于解释和说明本实用新型的技术方案。

一种通用型数控化装配组焊装置，包括主体框架1、多组定位模块2、元器件存放台5和定位元件速换模块3，主体框架1包括基座4，基座4是一个方形框架结构，其横向的两个框架上设有导轨，其横向中间连接有丝杠；多组定位模块2纵向连接在基座4上，定位模块2包括升降台6和支撑板8，定位模块2的升降台6两端通过直线滑台与基座4的导轨滑动连接，升降台6中间通过滚珠丝杠副与基座4的丝杠连接，升降台6的滚珠丝杠副和伺服电机连接，升降台6通过升降装置和纵向调节装置与支撑板8连接，支撑板8连接一个气爪。

定位模块2的连接方式可以有以下两种：

A、定位模块2还包括底板7，升降台6通过升降装置与底板7连接，底板7通过纵向调节装置与支撑板8连接。

B、定位模块2还包括底板7，升降台6通过纵向调节装置与底板7连接，底板7通过升降装置与支撑板8连接。

气爪与支撑板8上半部分通过纵向的转轴连接，支撑板8中部设有转动台。气爪用于装夹定位元件9。

升降装置和纵向调节装置分别连接有各自的伺服电机和涡轮减速机，转轴和转动台分别连接有各自的蜗杆电动转台。数控程序通过控制这些伺服电机、涡轮减速机、蜗杆电动转台，可以自动调节定位元件9的纵向位置、横向位置、垂直位置、前后倾倒角和水平转动角，通过多组定位模块2确定多个定位元件9各种空间位置和角度，从而实现各种复杂形状导管的自动定位装夹。

元器件存放台5固定连接在基座4的一端。元器件存放台5用于存放多种型号的定位元件9，用于配合各种管径的导管加工。

定位元件速换模块3包括龙门支架10和气爪支架11，龙门支架10包括两根连接杆和一根横梁，龙门支架10的两根连接杆分别纵向可滑动地连接在基座4两端，龙门支架10的横梁通过纵向移动装置连接气爪支架11，气爪支架11通过高度调节装置连接一个气爪。定位元件速换模块3的两根连接杆与基座4的连接处设有一个伺服电机，龙门支架10的纵向移动装置连接一个伺服电机，高度调节装置连接一个伺服电机。数控程序通过控制这三个伺服电机，可以调整定位元件速换模块3上气爪的位置，使之装夹定位元件9后与定位模块2的气爪相对接，实现不同型号定位元件9的自动更换。

下面结合附图说明本实用新型另一个实施例。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，如图1所示，提供一种通用型数控化管体类构件高效精准装配组焊装置，其特征为：所述1个主体框架1、多组定位模块2、1组定位元件速换模块3；其中，主体框架1包括基座4、定位元件存放台5、4根导轨、一根丝杠；每组定位模块2包括升降台6、底板7、支撑板8、定位元件9、多组滚珠丝杠副、多个伺服电机、多个直线滑台、多个导轨、多个蜗杆电动转台、多个涡轮减速机、多个电动螺旋滚珠丝杠升降机、一个气爪；定位元件速换模块3包括龙门支架10气爪支架11、多组滚珠丝杠副、多个伺服电机、多个直线滑台、多个导轨、一个气爪；主体框架1通过电动螺旋滚珠丝杠升降机、滚珠丝杠副、导轨、直线滑台与定位模块2、定位元件速换模块3相连接，通过伺服电机、涡轮减速机、蜗杆电动转台控制各机构间相互运动，来实现数控程序的运行；

主体框架1为一桌型框架，如图2所示，在其两短边端中心位置各有一个与丝杠相配合的通孔，用于安装一根沿长度方向的丝杠；基座4长边框架棱的两侧各固定一根导轨，该导轨可与定位模块2、定位元件速换模块3上固定的直线滑台相配合，保证定位模块2、定位元件速换模块3在主体框架1上沿长度方向运动；

定位模块2为本实用新型主要功能模块，其结构如图4所示，该模块由升降台6、底板7、支撑板8、定位元件9、多组滚珠丝杠副、多个伺服电机、多个直线滑台、多个导轨、多个蜗杆电动转台、多个涡轮减速机、多个电动螺旋滚珠丝杠升降机及一个气爪构成；

升降台6如图6所示，其结构为一个长方形板，沿板长度方向中心位置均布两个丝杠通过孔，其长度方向一侧有一方形凸台，凸台中心位置有一个丝杠通过孔及四个环形分布的螺钉孔，螺钉孔位置与电动螺旋滚珠丝杠升降机安装孔相配合；

底板7如图7所示，其结构为一个长方形板，板长度方向两端各有一个凸台，两凸台中心位置各有一个丝杠通过孔，其中一个凸台上有四个环形分布的螺钉孔，螺钉孔位置与电动螺旋滚珠丝杠升降机安装孔相配合；

支撑板8如图8所示，其结构为一个长方形板，板长度方向一段有一凸台，长方形板及凸台上各有四个环形分布的螺钉孔，螺钉孔位置与电动螺旋滚珠丝杠升降机安装孔相配合；

定位元件9根据所装配的零件不同，其结构也各不相同。例如用于装配导管零件，如图9所示，其结构为一个钢棒上端连接有一长方形钢板，钢板上端向下开半圆形缺口，缺口大小与待加工管体外径一致；

定位元件速换模块3为本实用新型提供自动更换定位元件的功能，其结构如图5所示，该模块由龙门支架10气爪支架11、多组滚珠丝杠副、多个伺服电机、多个直线滑台、多个导轨及一个气爪所构成；

龙门支架10如图10所示，其顶部为一个长方形板，板长度方向两端各有一个凸台，两凸台中心位置各有一个丝杠通过孔，其中一个凸台上有四个环形分布的螺钉孔，螺钉孔位置与电动螺旋滚珠丝杠升降机安装孔相配合，长方形板两侧各有一长条形支架，支架底部各有一个长方形安装块，安装块可用于连接直线滑台；

气爪支架11如图11所示，其结构为一个长方形板，板长度方向两端各有一个凸台，两凸台中心位置各有一个丝杠通过孔，其中一个凸台上有四个环形分布的螺钉孔，螺钉孔位置与电动螺旋滚珠丝杠升降机安装孔相配合。

本实用新型的操作过程如下：

1)制造本实用新型中的所有零件，采购本实用新型中所需的标准元器件；

2)首先，进行定位模块2的装配，将电动螺旋滚珠丝杠升降机安装在升降台6凸台位置，将两个直线滑台安装在升降台6两侧底部，将底板7通过滚珠丝杠副与升降台6连接，通过电动螺旋滚珠丝杠升降机固定；在底板7上安装双滑轨直线滑台，通过两条导轨及一根滚珠丝杠与底板7固定，并在滚珠丝杠一段安装伺服电机；在双滑轨直线滑台上方安装支撑板8，通过固定蜗杆电动转台固定；在支撑板8内侧通过蜗杆电动转台固定安装一个气爪，气爪上可更换不同规格的定位元件9；

3)其次，进行定位元件速换模块3的装配，将龙门支架10通过双滑轨直线滑台、丝杠、导轨与气爪支架11安装固定，并在滚珠丝杠一段安装伺服电机；在气爪支架11内部通过直线滑台、丝杠、导轨与气爪连接，并在滚珠丝杠上段安装伺服电机；

4)最后，进行主体框架1的装配，在基座4长边框架棱的两侧各固定一根导轨，该导轨可与定位模块2、定位元件速换模块3上固定的直线滑台相配合，在基座4框架上通过丝杠与多个定位模块2、定位元件速换模块3相连接，并在基座4框架的一端安装定位元件存放台5即可组成一种通用型数控化管体类构件高效精准装配组焊装置；

使用过程如下：

1)取待加工导管实样，按实样调整定位模块2中各组件位置，使多个定位模块2贴合导管外径，并将各定位模块2位置信息记录在数控系统中；

2)加工导管时，仅需调动导管所对应数控程序，多个定位模块2按数控程序所记录位置信息通过伺服电机驱动运行至所对应位置，定位元件速换模块3按数控程序所记录信息更换定位元件9，待程序执行完毕即可形成专用于某导管定位焊接的定位焊夹具。

3)使用完毕后仅需按程序复位，即可恢复初始位置，待其他导管定位焊接时使用。

Claims (8)

1.一种通用型数控化装配组焊装置，其特征在于，包括主体框架(1)、多组定位模块(2)，主体框架(1)包括基座(4)，基座(4)是一个方形框架结构，其横向的两个框架上设有导轨，其横向中间连接有丝杠；多组定位模块(2)纵向连接在基座(4)上，定位模块(2)包括升降台(6)和支撑板(8)，定位模块(2)的升降台(6)两端通过直线滑台与基座(4)的导轨滑动连接，升降台(6)中间通过滚珠丝杠副与基座(4)的丝杠连接，升降台(6)的滚珠丝杠副和伺服电机连接，升降台(6)通过升降装置和纵向调节装置与支撑板(8)连接，支撑板(8)连接一个气爪。

2.根据权利要求1所述的一种通用型数控化装配组焊装置，其特征在于，所述的定位模块(2)还包括底板(7)，升降台(6)通过升降装置与底板(7)连接，底板(7)通过纵向调节装置与支撑板(8)连接。

3.根据权利要求1所述的一种通用型数控化装配组焊装置，其特征在于，所述的定位模块(2)还包括底板(7)，升降台(6)通过纵向调节装置与底板(7)连接，底板(7)通过升降装置与支撑板(8)连接。

4.根据权利要求1所述的一种通用型数控化装配组焊装置，其特征在于，所述的气爪与支撑板(8)上半部分通过纵向的转轴连接，支撑板(8)中部设有转动台。

5.根据权利要求4所述的一种通用型数控化装配组焊装置，其特征在于，所述的升降装置和纵向调节装置分别连接有各自的伺服电机和涡轮减速机，转轴和转动台分别连接有各自的蜗杆电动转台。

6.根据权利要求1所述的一种通用型数控化装配组焊装置，其特征在于，还包括元器件存放台(5)，元器件存放台(5)固定连接在基座(4)的一端。

7.根据权利要求6所述的一种通用型数控化装配组焊装置，其特征在于，还包括定位元件速换模块(3)，定位元件速换模块(3)包括龙门支架(10)和气爪支架(11)，龙门支架(10)包括两根连接杆和一根横梁，龙门支架(10)的两根连接杆分别纵向可滑动地连接在基座(4)两端，龙门支架(10)的横梁通过纵向移动装置连接气爪支架(11)，气爪支架(11)通过高度调节装置连接一个气爪。

8.根据权利要求7所述的一种通用型数控化装配组焊装置，其特征在于，定位元件速换模块(3)的两根连接杆与基座(4)的连接处设有一个伺服电机，龙门支架(10)的纵向移动装置连接一个伺服电机，高度调节装置连接一个伺服电机。

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